RU2287094C1

RU2287094C1 - Jet well pump installation

Info

Publication number: RU2287094C1
Application number: RU2005130185/06A
Authority: RU
Inventors: Зиновий Дмитриевич Хоминец (UA); Зиновий Дмитриевич Хоминец
Original assignee: Зиновий Дмитриевич Хоминец
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2006-11-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: jet well pump installation comprises housing with by-pass ports and insert with jet pump and seals. The insert is provided with the passages for supplying active fluid to the nozzle of the jet pump, for supplying the fluid to be pumped out to the jet pump, and for discharging the fluid. The passage for discharging fluid is in communication with the space of the housing above the jet pump. The instruments for measuring physical parameters of the fluid entering the jet pump are mounted on the insert under the jet pump. The housing receives the spring-loaded bearing bushing that is mounted for permitting axial movement. The seat of the bearing bushing receives insert with the jet pump. The housing has a bore under the by mass ports. The bore restricts the motions of the flange of the bearing bushing and is in communication with the by-pass ports. When the bearing bushing is in the bottom position, the passage for supplying the active fluid is in communication with the space around the housing through the by-pass ports and by-pass openings. When the bearing bushing is in the top position, the by-pass ports of the housing are overlapped by the wall of the bearing bushing.

EFFECT: expanded functional capabilities.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам для испытания нефтегазовых скважин.The invention relates to the field of pumping technology, mainly to downhole pumping units for testing oil and gas wells.

Известна скважинная струйная установка, включающая установленный в скважине на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос и размещенный ниже струйного насоса в колонне насосно-компрессорных труб геофизический прибор (см. патент RU 2059891, кл. F 04 F 5/02, 10.05.1996).A well-known jet installation including a jet pump installed in a well on a tubing string and a geophysical device located below the jet pump in a tubing string (see patent RU 2059891, class F 04 F 5/02, 05/10/1996) .

Данная установка позволяет проводить откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, с одновременной обработкой и исследованием добываемой среды и прискважинной зоны пласта, однако в данной установке предусмотрена подача рабочей среды в сопло струйного аппарата по колонне труб, что в ряде случаев сужает область использования данной установки.This installation allows pumping various produced media, such as oil, from the well with simultaneous processing and research of the produced medium and the borehole zone of the formation, however, this installation provides for the supply of the working medium to the nozzle of the jet apparatus through a pipe string, which in some cases narrows the scope of this installation.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая корпус, в котором выполнены перепускные окна, и вкладыш со струйным насосом, при этом во вкладыше выполнены канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой среды и выходной канал, выходной канал сообщен с внутренней полостью корпуса выше струйного насоса, а на вкладыше установлены уплотнительные элементы (см. патент US, №2004/0071557, кл. F 04 F 5/00, 15.04.2004).The closest to the invention in terms of technical essence and the achieved result is a downhole jet installation comprising a casing in which bypass windows are made and an insert with a jet pump, wherein an insert for supplying the active medium to the nozzle of the jet pump and a channel for supplying to the jet pump media and the output channel, the output channel is in communication with the internal cavity of the housing above the jet pump, and sealing elements are installed on the liner (see US patent No. 2004/0071557, class F 04 F 5/00, 04/15/2004).

Данная струйная установка позволяет проводить различные технологические операции в скважине ниже уровня установки струйного насоса, в том числе путем снижения перепада давлений над и под струйным насосом. Однако данная установка не позволяет в полной мере использовать ее возможности, что связано с ограниченными возможностями конструкции скважинной струйной установки при проведении исследований продуктивных пластов в скважине, а также при закачке в пласт кислотных растворов и жидкостей гидроразрыва.This jet installation allows for various technological operations in the well below the installation level of the jet pump, including by reducing the pressure drop above and below the jet pump. However, this installation does not allow full use of its capabilities, which is associated with the limited design capabilities of the well jet device when conducting studies of productive formations in the well, as well as when injecting acid solutions and hydraulic fracturing fluids into the formation.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технологических возможностей скважинной струйной установки при проведении различного рода исследований и других работ в скважине с ее использованием.The problem to which the present invention is directed, is to expand the technological capabilities of the downhole jet unit during various studies and other works in the well using it.

Как результат, сокращаются сроки проведения исследований, ремонта и освоения скважин, а также повышается достоверность получаемой информации о физических свойствах продуктивного пласта.As a result, the time for conducting research, repair and development of wells is reduced, and the reliability of the information obtained on the physical properties of the reservoir is also increased.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что скважинная струйная установка содержит корпус, в котором выполнены перепускные окна, и вкладыш со струйным насосом, при этом во вкладыше выполнены канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой среды и выходной канал, выходной канал сообщен с внутренней полостью корпуса выше струйного насоса, а на вкладыше установлены уплотнительные элементы, причем в канале подвода откачиваемой среды установлен обратный клапан, на вкладыше ниже струйного насоса установлены автономные приборы для замера физических параметров, например давления, температуры и расхода, поступающей в струйный насос среды, в корпусе установлена подвижная в осевом направлении опорная втулка, подпружиненная относительно корпуса, и на выполненное в опорной втулке посадочное место установлен вкладыш со струйным насосом, причем опорная втулка выполнена с перепускными отверстиями в ее стенке и фланцем в нижней ее части, в корпусе под перепускными окнами выполнена кольцевая расточка, ограничивающая своими торцами перемещение расположенного в ней фланца опорной втулки и сообщенная через зазор между опорной втулкой и корпусом с перепускными окнами корпуса, при этом в нижнем положении опорной втулки канал подвода активной среды сообщен с окружающим корпус пространством через перепускные отверстия и перепускные окна, а в верхнем положении перепускные окна корпуса перекрыты стенкой опорной втулки.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the downhole jet installation includes a housing in which bypass windows are made, and an insert with an inkjet pump, while the insert has a channel for supplying an active medium to a nozzle of a jet pump, a channel for supplying an inkjet pump of the pumped-out medium and the output channel, the output channel is in communication with the internal cavity of the housing above the jet pump, and sealing elements are installed on the liner, and the return channel of the pumped-in medium is installed valve, on the insert below the jet pump there are installed autonomous devices for measuring physical parameters, for example, pressure, temperature and flow rate entering the jet pump of the medium, an axially movable support sleeve, spring-loaded relative to the housing, and a seat made in the support sleeve are installed in the housing a liner with a jet pump is installed, and the supporting sleeve is made with bypass holes in its wall and a flange in its lower part, an annular raster is made in the housing under the bypass windows a point limiting its ends to the movement of the supporting sleeve flange located in it and communicated through the gap between the supporting sleeve and the housing with the housing bypass windows, while in the lower position of the supporting sleeve the active medium supply channel is in communication with the space surrounding the housing through the bypass holes and bypass windows, and in the upper position, the bypass windows of the housing are blocked by the wall of the support sleeve.

На опорной втулке над перепускными отверстиями и на фланце могут быть установлены дополнительные уплотнительные элементы.Additional sealing elements can be installed on the support sleeve above the bypass holes and on the flange.

Перепускные окна корпуса могут быть снабжены фильтром в виде обечайки.Bypass windows of the housing can be equipped with a filter in the form of a shell.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что интенсивность работы по исследованию скважины можно повысить путем расширения диапазона работ и исследований, которые могут быть проведены в скважине без подъема скважинной струйной установки на поверхность. Выполнение корпуса скважинной струйной установки с подпружиненной относительно корпуса опорной втулкой позволяет в ходе проведения некоторых технологических операций перекрывать перепускные окна и таким образом разобщать внутреннюю полость корпуса и окружающее корпус пространство. При необходимости вкладыш со струйным насосом может быть извлечен из опорной втулки и в скважину через опорную втулку в корпусе струйной установки без подъема на поверхность колонны труб, на которых, как правило, устанавливают корпус струйной установки, может быть пропущена гибкая труба для промывки забоя скважины или установки цементного моста. Также через колонну труб и опорную втулку можно закачать в пласт кислотный раствор и (или) жидкость гидроразрыва. После чего вкладыш со струйным насосом может быть возвращен на посадочное место в опорной втулке для продолжения работ по исследованию, испытанию и ремонту скважин, а также для удаления продуктов реакции или жидкости гидроразрыва. В результате, в ходе работы скважинной струйной установки представляется возможность проводить исследование скважины при различных режимах ее работы, как до обработки продуктивного пласта, так и после такой обработки.Analysis of the operation of the downhole jet installation showed that the intensity of work on the well research can be increased by expanding the range of work and research that can be carried out in the well without lifting the downhole jet installation to the surface. The execution of the housing of a downhole jet installation with a support sleeve spring-loaded relative to the housing allows, during some technological operations, to block the bypass windows and thus disconnect the internal cavity of the housing and the space surrounding the housing. If necessary, the liner with the jet pump can be removed from the support sleeve and into the well through the support sleeve in the housing of the jet installation without lifting pipes to the surface of the column, on which, as a rule, the housing of the jet installation is installed, a flexible pipe can be passed to flush the bottom of the well or cement bridge installation. Also, through the pipe string and the support sleeve, an acid solution and / or hydraulic fracturing fluid can be pumped into the formation. After that, the liner with the jet pump can be returned to the seat in the support sleeve to continue research, testing and repair of wells, as well as to remove reaction products or fracturing fluid. As a result, during the operation of a well jet device, it is possible to conduct a well study under various modes of its operation, both before processing a productive formation and after such processing.

Выполнение вкладыша с обратным клапаном в канале подвода откачиваемой среды и размещение на вкладыше автономных приборов дают возможность использовать скважинную струйную установку для регистрации кривых восстановления пластового давления, автономные приборы позволяют получать оперативную информацию о параметрах работы скважины.The implementation of the liner with a check valve in the channel for supplying the pumped-out medium and the placement of autonomous devices on the liner make it possible to use a downhole jet unit for recording formation pressure recovery curves; autonomous devices allow obtaining up-to-date information on well operation parameters.

Таким образом, достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - расширение технологических возможностей скважинной струйной установки при проведении различного рода исследований пластов и других работ в скважине с ее использованием.Thus, the achievement of the objective of the invention has been achieved - the expansion of the technological capabilities of the downhole jet unit during various kinds of reservoir studies and other work in the well with its use.

На фиг.1 представлен продольный разрез скважинной струйной установки. На фиг.2 представлен продольный разрез скважинной струйной установки при извлеченном вкладыше и пропущенной через колонну труб и корпус гибкой трубой.Figure 1 presents a longitudinal section of a downhole jet unit. Figure 2 presents a longitudinal section of a downhole jet unit with the liner removed and a flexible pipe passed through the pipe string and body.

Скважинная струйная установка содержит корпус 1, в котором выполнены перепускные окна 2, и вкладыш 3 со струйным насосом 4. Кроме того, во вкладыше 3 выполнены канал 5 подвода активной среды в сопло 6 струйного насоса 4, канал 7 подвода в струйный насос откачиваемой среды и выходной канал 8. В канале 7 подвода откачиваемой среды установлен обратный клапан 9, а на вкладыше 3 ниже струйного насоса установлены автономные приборы 10 для замера физических параметров, например давления, температуры и расхода, поступающей в струйный насос среды. Выходной канал 8 сообщен с внутренней полостью 11 корпуса 1 выше струйного насоса 4, а на вкладыше 3 установлены уплотнительные элементы 12, например уплотнительные кольца из эластичного упругого материала или фторопластовые уплотнительные манжеты. В корпусе 1 установлена подвижная в осевом направлении опорная втулка 13, подпружиненная относительно корпуса 1 с помощью пружины 14. На выполненное в опорной втулке 13 посадочное место 15 установлен вкладыш 3 со струйным насосом 4, причем все уплотнительные элементы 12 на вкладыше 3 имеют одинаковый диаметр и размещены над и под каналом подвода 5 активной среды на сопло 6 струйного насоса 4, а во втулке 13 выполнены перепускные отверстия 16, через которые и перепускные окна 2 корпуса 1 в крайнем нижнем положении опорной втулки 13 канал 5 подвода активной среды сообщен с окружающим корпус 1 пространством. При этом нижняя часть 17 опорной втулки 13 под перепускными отверстиями 16 имеет больший диаметр, чем ее верхняя часть 18, и выполнена в виде фланца. На верхней части 18 опорной втулки 13 над перепускными отверстиями 16 и на ее нижней части 17 (на фланце) под перепускными отверстиями 16 установлены дополнительные уплотнительные элементы 19 и 20, соответственно, меньшего и большего диаметра, которые перекрывают зазор 21 между внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью опорной втулки 13. В корпусе 1 под перепускными окнами 2 выполнена кольцевая расточка 22, в которой расположена выполненная в виде фланца нижняя часть 17 опорной втулки 13. Кольцевая расточка выполнена с образованием в корпусе 1 верхнего и нижнего торцов 23. Передвижение опорной втулки 13 вниз ограничено нижним торцом 23, а ее передвижение вверх ограничено верхним торцом 23. Перепускные окна 2 корпуса 1 перекрыты фильтром 24 в виде обечайки.The downhole jet installation comprises a housing 1, in which overflow windows 2 are made, and a liner 3 with a jet pump 4. In addition, a channel 5 for supplying an active medium to the nozzle 6 of the jet pump 4, a channel 7 for supplying a pumped medium to the jet pump, and output channel 8. A check valve 9 is installed in the supply channel 7 of the pumped-out medium, and stand-alone devices 10 are installed on the insert 3 below the jet pump for measuring physical parameters, such as pressure, temperature and flow rate, entering the jet pump of the medium. The output channel 8 is in communication with the internal cavity 11 of the housing 1 above the jet pump 4, and on the insert 3 there are installed sealing elements 12, for example, sealing rings of elastic material or fluoroplastic sealing cuffs. In the housing 1, an axially movable support sleeve 13 is installed, spring-loaded relative to the housing 1 by means of a spring 14. A liner 3 with a jet pump 4 is installed on the seat 15 made in the support sleeve 13, all sealing elements 12 on the liner 3 have the same diameter and placed above and below the supply channel 5 of the active medium to the nozzle 6 of the jet pump 4, and in the sleeve 13 are made bypass holes 16, through which the bypass windows 2 of the housing 1 in the extreme lower position of the support sleeve 13 channel 5 supply is active The first medium is in communication with the surrounding space 1. Moreover, the lower part 17 of the support sleeve 13 under the bypass holes 16 has a larger diameter than its upper part 18, and is made in the form of a flange. On the upper part 18 of the support sleeve 13 above the bypass holes 16 and on its lower part 17 (on the flange) under the bypass holes 16 are installed additional sealing elements 19 and 20, respectively, of smaller and larger diameters, which cover the gap 21 between the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the support sleeve 13. In the housing 1, under the bypass windows 2, an annular bore 22 is made, in which the lower part 17 of the support sleeve 13 is arranged in the form of a flange. The annular bore is formed with sensor body 1, the upper and lower ends of the support 23. The movement of sleeve 13 is bounded downwards by a lower face 23, and its upward movement is restricted upper end 23. The bypass ports 2 of the housing 1 closed filter 24 in the form of a shell.

Корпус 1 на колонне труб 25 опускают в скважину. При этом перепускные окна 2 корпуса 1 перекрыты опорной втулкой 13, которая под действием пружины 14 находится в своем верхнем положении. На кабеле или проволоке спускают в скважину вкладыш 3 со струйным насосом 4. Устанавливают вкладыш 3 со струйным насосом 4 и автономными приборами 10 на посадочное место 15 опорной втулки 13. В окружающее колонну труб 25 и корпус 1 затрубное пространство закачивают активную среду, например воду, солевой раствор, нефть и др. Через фильтр 24 активная среда попадает в перепускные окна 2, а далее через зазор 21 между корпусом 1 и опорной втулкой 13 - в кольцевую расточку 22, и находится между уплотнительными кольцами 19 и 20. Под давлением активной среды на нижнюю часть 17 опорной втулки 13 последняя перемещается вниз до нижнего торца 23 внутри корпуса 1. При этом перепускные отверстия 16 втулки 13 совмещаются с перепускными окнами 2 корпуса 1 и активная среда поступает через перепускные окна 2, перепускные отверстия 16 и канал 5 подвода активной среды в сопло 6 струйного насоса 4. В результате прокачки активной среды через сопло 6 на выходе из него формируется устойчивая струя, которая, истекая из сопла 6, увлекает в струйный насос 4 откачиваемую из скважины среду, что вызывает снижение давления сначала в канале 7 подвода откачиваемой среды, а затем и во внутренней полости 26 колонны труб 25 ниже корпуса 1 струйного насоса 4, создавая в скважине депрессию на продуктивный пласт. Величина снижения забойного давления зависит от скорости прохождения активной среды через сопло 6, которая зависит в свою очередь от величины давления нагнетания активной среды в затрубное пространство скважины. В результате пластовая среда через канал 7 подвода откачиваемой среды поступает в струйный насос 4, где смешивается с активной средой, и смесь сред за счет энергии активной среды по колонне труб поступает из скважины на поверхность. Во время откачки пластовой среды в режиме депрессии на продуктивный пласт с помощью установленных ниже вкладыша 3 автономных приборов 10 проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды.The housing 1 on the pipe string 25 is lowered into the well. In this case, the bypass windows 2 of the housing 1 are blocked by a support sleeve 13, which, under the action of the spring 14, is in its upper position. An insert 3 with a jet pump 4 is lowered into the well on a cable or wire. A liner 3 with a jet pump 4 and autonomous devices 10 is installed on the seat 15 of the support sleeve 13. An active medium, for example water, is pumped into the surrounding pipe string 25 and the housing 1 annulus. saline solution, oil, etc. Through the filter 24, the active medium enters the bypass ports 2, and then through the gap 21 between the housing 1 and the support sleeve 13 into the annular bore 22, and is between the sealing rings 19 and 20. Under the pressure of the active medium at lower south part 17 of the support sleeve 13, the latter moves down to the lower end 23 inside the housing 1. In this case, the bypass holes 16 of the sleeve 13 are combined with the bypass windows 2 of the housing 1 and the active medium enters through the bypass windows 2, the bypass holes 16 and the channel 5 for supplying the active medium to nozzle 6 of the jet pump 4. As a result of pumping the active medium through the nozzle 6, a stable jet is formed at the outlet of it, which, flowing out of the nozzle 6, entrains the medium pumped out of the well into the jet pump 4, which causes a decrease in pressure first in Ale supplying pumped medium 7, and then in the inner cavity 26 of the pipe string 25 below the housing 1 of the jet pump 4, creating a depression in the borehole on a producing formation. The magnitude of the downhole pressure reduction depends on the speed of passage of the active medium through the nozzle 6, which, in turn, depends on the magnitude of the pressure of the injection of the active medium into the annulus of the well. As a result, the reservoir medium through the channel 7 for supplying the pumped-out medium enters the jet pump 4, where it is mixed with the active medium, and the mixture of the media, due to the energy of the active medium, flows through the pipe string from the well to the surface. During pumping out of the formation medium in the mode of depression to the reservoir, using the liner 3 installed below, autonomous devices 10 control the parameters of the pumped formation medium.

Затем прекращают подачу активной среды в сопло 6 струйного насоса 4. Под действием пружины 14 втулка 13 поднимается в свое верхнее положение и перепускные окна 2 перекрываются опорной втулкой 13, изолируя таким образом внутреннюю полость 26 колонны труб 25. Одновременно обратный клапан 9 под действием гидростатического давления столба жидкости в колонне труб 25 выше струйного насоса 4 перекрывает канал 7 подачи откачиваемой среды, при этом с помощью приборов 10 производят регистрацию кривой восстановления пластового давления в зоне скважины ниже струйного насоса 4. После этого извлекают на поверхность из корпуса 1 вкладыш 3 со струйным насосом 4 и автономными приборами 10. При этом через колонну труб 25 можно закачивать в подпакерное пространство кислотный раствор, жидкость гидроразрыва или пропустить гибкие трубы для очистки забоя скважины от пропанта, песка, шлама и других загрязнителей, а также для закачки тампонажных материалов с целью водоизоляционных работ или установки цементных мостов.Then, the flow of the active medium into the nozzle 6 of the jet pump 4 is stopped. Under the action of the spring 14, the sleeve 13 rises to its upper position and the bypass windows 2 are blocked by the support sleeve 13, thereby isolating the internal cavity 26 of the pipe string 25. At the same time, the check valve 9 under the influence of hydrostatic pressure the liquid column in the pipe string 25 above the jet pump 4 overlaps the channel 7 for supplying a pumped medium, while using the instruments 10, a curve is recorded for the restoration of reservoir pressure in the well zone below the jet pump 4. After that, the liner 3 with the jet pump 4 and autonomous devices 10 is removed to the surface from the housing 1. In this case, an acid solution, hydraulic fracturing fluid can be pumped into the under-packer space through a pipe string 25 or flexible pipes can be passed to clean the bottom of the well from proppant, sand, sludge and other pollutants, as well as for the injection of grouting materials for the purpose of waterproofing or the installation of cement bridges.

Изобретение может найти применение в нефтегазовой промышленности при испытании, освоении и эксплуатации нефтяных и газоконденсатных скважин, а также при их капитальном ремонте.The invention can find application in the oil and gas industry in testing, developing and operating oil and gas condensate wells, as well as in their overhaul.

Claims

1. A downhole jet installation comprising a casing in which overflow windows and a liner with a jet pump are made, wherein the liner comprises a channel for supplying an active medium to a nozzle of a jet pump, a channel for supplying a pumped medium to the jet pump and an output channel, the output channel is in communication with the internal cavity of the casing is higher than the jet pump, and sealing elements are installed on the liner, characterized in that a check valve is installed in the supply channel of the pumped-out medium; instruments for measuring physical parameters, for example, pressure, temperature, and flow rate, entering the jet pump of the medium, an axially movable support sleeve, spring-loaded relative to the housing, is installed in the housing, and an insert with a jet pump is installed on the seat made in the support sleeve, the support the sleeve is made with bypass holes in its wall and a flange in its lower part; an annular bore is made in the housing under the bypass windows, restricting its ends to be located the flange of the supporting sleeve in it and communicated through the gap between the supporting sleeve and the housing with the bypass windows of the housing, while in the lower position of the supporting sleeve the feed channel of the active medium is in communication with the space surrounding the housing through the bypass holes and the bypass windows, and in the upper position the bypass windows of the housing blocked by the wall of the support sleeve.

2. The downhole jet installation according to claim 1, characterized in that additional sealing elements are installed on the support sleeve above the bypass holes and on the flange.

3. The downhole jet installation according to claim 1, characterized in that the bypass windows of the housing are equipped with a filter in the form of a shell.